Original title: Konstrukce zkušebního pracoviště pro testování lineárního odměřování
Translated title: Design of a test bench for linear measurement testing
Authors: Frýdl, Jan ; Tůma, Jiří (referee) ; Holub, Michal (advisor)
Document type: Master’s theses
Year: 2026
Language: cze
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract: [cze] [eng]
Tato diplomová práce se zabývá konstrukčním návrhem univerzálního zkušebního pracoviště určeného pro testování, diagnostiku a kalibraci lineárních optických snímačů polohy při kontrolovaných změnách teploty, s primárním zaměřením na produkty společnosti Heidenhain. Teoretická část analyzuje současný stav technologií přímého odměřování polohy, fyzikální principy fotoelektrického snímání a faktory ovlivňující přesnost měření, zejména termomechanické chování materiálů a Abbeho chybu. V rámci systémového rozboru byla provedena multikriteriální analýza materiálů, na jejímž základě byl pro nosný rám zvolen polymer-beton kombinující vysoký dekrement útlumu chvění, tepelnou setrvačnost a možnost integrace funkčních prvků přímo do odlitku. Konstrukční návrh zahrnuje polymer-betonové lože o pojezdu 1500 mm s integrovaným vnitřním vodním chlazením a distribuovanou sítí teplotních senzorů Pt100, aerostatické lineární vedení, bezjádrový lineární motor a modulární systém vnější izolace. Pro eliminaci přenosu vibrací je celé lože uloženo na aktivních vzduchových pružinách s elektronickou kompenzací klopného momentu. Validace přesnosti je zajištěna laserovým interferometrem Renishaw XL-80 a diagnostickým zařízením Heidenhain PWM 21. Závěr práce obsahuje metodiku měření vycházející z norem ČSN ISO 230, technicko-ekonomické zhodnocení s odhadem celkových nákladů a shrnutí přínosů pracoviště pro výzkumnou, vzdělávací a servisní činnost. This master's thesis deals with the structural design of a universal test bench intended for the testing, diagnostics, and calibration of linear optical position encoders under controlled temperature changes, with a primary focus on Heidenhain products. The theoretical part analyzes the current state of direct position measurement technologies, the physical principles of photoelectric scanning, and the factors affecting measurement accuracy, in particular the thermomechanical behavior of materials and the Abbe error. Within the system analysis, a multi-criteria analysis of materials was performed, based on which polymer concrete was selected for the supporting frame, combining a high decrement of vibration damping, thermal inertia, and the possibility of integrating functional elements directly into the casting. The structural design includes a polymer concrete bed with a travel of 1500 mm with integrated internal water cooling and a distributed network of Pt100 temperature sensors, aerostatic linear guideways, an ironless linear motor, and a modular system of external insulation. To eliminate vibration transmission, the entire bed is mounted on active air springs with electronic tilting moment compensation. Accuracy validation is ensured by a Renishaw XL-80 laser interferometer and a Heidenhain PWM 21 diagnostic device. The conclusion of the thesis contains a measurement methodology based on ISO 230 standards, a technical and economic evaluation with an estimate of total costs, and a summary of the test bench's benefits for research, educational, and service activities.
Keywords: Abbe error; aerostatic guideway; CNC machine; Heidenhain; ironless linear motor; laser interferometer; Linear position encoder; optical measurement; polymer concrete; positioning accuracy; PWM 21; test bench; thermal expansion; thermomechanical behavior; XL-80; Abbeho chyba; aerostatické vedení; bezjádrový lineární motor; CNC stroj; Heidenhain; laserový interferometr; Lineární snímač polohy; optické odměřování; polymer-beton; PWM 21; přesnost polohování; teplotní roztažnost; termomechanické chování; XL-80; zkušební pracoviště

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: http://hdl.handle.net/11012/259951

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-777004


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Master’s theses